半自動(dòng)平壓模切機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、目錄1 目錄2 機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4 機(jī)構(gòu)的的選型5 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇6 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7 課程設(shè)計(jì)小結(jié)8 參考文獻(xiàn)三各部件運(yùn)動(dòng)分析1、模切機(jī)構(gòu)的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°-156.5°,下模從行程最低點(diǎn)開(kāi)始,在平面六桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下向上移動(dòng)至預(yù)定模切位置,進(jìn)行沖壓模切;當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5°-360°,下模完成模切動(dòng)作,快速急回運(yùn)動(dòng)至行程最低點(diǎn)即下一周期起點(diǎn)。2、走紙機(jī)構(gòu)的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°-156.5°,特殊齒輪組(用于完成間歇運(yùn)動(dòng)沒(méi)有嚙合運(yùn)動(dòng),鏈輪鏈條處于靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5°-360

2、6;,特殊齒輪組輪齒參與嚙合,帶動(dòng)鏈輪鏈條運(yùn)動(dòng),進(jìn)行走紙運(yùn)動(dòng)。3、夾緊裝置的分析當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為0°-156.5°,帶動(dòng)夾子的凸輪走過(guò)推程,遠(yuǎn)休止和回程使剛性彈簧夾完成夾紙動(dòng)作;當(dāng)主軸轉(zhuǎn)角為156.5°-360°,凸輪處于近休止?fàn)顟B(tài)使剛性彈簧夾處于夾緊狀態(tài)。 四機(jī)構(gòu)的選型一送料、模切機(jī)構(gòu)的選型(一送料機(jī)構(gòu)的選型 (1對(duì)于紙板的輸送構(gòu)件,選用雙列鏈輪傳動(dòng):a、相對(duì)皮帶傳動(dòng)而言,雙列鏈輪傳動(dòng)精度較高,有利于紙板的精確走紙定位;b、適合于本機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)距離傳遞;c、本機(jī)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間傳輸、模切時(shí)摩擦大,易發(fā)熱,而雙列鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)適合于長(zhǎng)時(shí)間在此惡劣環(huán)境下工作。另外,使用皮

3、帶輪傳動(dòng)其易打滑,易變形,傳輸精度低,傳遞效率低。(2對(duì)于紙板的停歇,選用特殊齒輪組:a、相對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)相比而言,特殊齒輪組制造容易,工作可靠。b、特殊齒輪組在設(shè)計(jì)時(shí),易實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié),適用范圍廣。c、特殊齒輪組在工作時(shí)由于面接觸且是間歇運(yùn)轉(zhuǎn),因此不易磨損,使用壽命長(zhǎng)。另外凸輪機(jī)構(gòu)制造加工困難,易磨損。(3對(duì)于紙板的固定,選用剛性彈簧夾:a、在走紙時(shí),相對(duì)普通夾子而言,由于剛性彈簧力的作用,可以自動(dòng)的將紙板夾緊,并準(zhǔn)確平穩(wěn)的走紙;b、在夾緊和松開(kāi)紙板時(shí),運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)和剛性彈簧的配合使用,能準(zhǔn)確、方便、自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)紙板的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。另外,使用普通夾子較難實(shí)現(xiàn)

4、紙板的自動(dòng)夾緊和松開(kāi)的工藝動(dòng)作以及平穩(wěn)走紙的目的。3、最終選型:紙板的輸送選用雙列鏈輪傳動(dòng);紙板的停歇殊齒輪組選用特;紙板的固選用剛性彈簧夾。(二模切沖壓機(jī)構(gòu)的選型 2、選型原因:a、相對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)而言,連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副,其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸,壓力較小,潤(rùn)滑好,磨損小,則承載能力較大,有利于實(shí)現(xiàn)增力效果。b、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工制造容易,經(jīng)濟(jì)性好,且低副一般為幾何封閉,工作的可靠性好。c、在滿足運(yùn)動(dòng)要求的條件下,連桿機(jī)構(gòu)可以靈活改變各桿件的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,適用性強(qiáng)。另外,凸輪機(jī)構(gòu)增力效果差,設(shè)計(jì)加工制造困難,適用性差。3、最終選型:平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。(三電動(dòng)機(jī)的選型1、類

5、型和結(jié)構(gòu)形式:三相異步籠型交流電動(dòng)機(jī),封閉式,380V,Y型;2、功率:=5.897 kw(-功率、-生產(chǎn)阻力、s-有效模切行程、t-周期、k-行程速比系數(shù)(分別為皮帶,軸承和齒輪的效率故kw 3、轉(zhuǎn)速:(=840 分別為皮帶和減速器的傳動(dòng)比 則 綜上所述3點(diǎn),最終選型為: 五 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇由上述運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及題設(shè)要求可知,“半自動(dòng)平壓模切機(jī)”主要分為三大部分:動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu);走紙機(jī)構(gòu);沖壓模切機(jī)構(gòu)。其中動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又分為動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)和變速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。走紙機(jī)構(gòu)分為:紙板的輸送機(jī)構(gòu),紙板的停歇機(jī)構(gòu)和紙板的固定機(jī)構(gòu)。沖壓模切機(jī)構(gòu)為急回機(jī)構(gòu)。 備選機(jī)構(gòu)列表: 下:方案A :雙列鏈輪傳動(dòng)-剛性彈

6、簧夾-平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 方案B :雙列鏈輪傳動(dòng)-剛性彈簧夾-直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu) 方案C : 皮帶輪傳動(dòng)-普通夾子-直動(dòng)桿凸輪機(jī)構(gòu) 典型可行方案評(píng)定 方案A : 1、示意圖 2、分析與評(píng)定(1機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠承受很大的生產(chǎn)阻力,增力效果好,可以平穩(wěn)的完成模切任務(wù);使用剛性彈簧夾自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)紙板的夾緊與松開(kāi)動(dòng)作,并運(yùn)用特殊齒輪組完成走紙的間歇運(yùn)動(dòng)和準(zhǔn)確的定位,以實(shí)現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調(diào)配合。(2機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析在同一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下,雙列鏈輪機(jī)構(gòu)共同完成走紙的準(zhǔn)確定位,運(yùn)動(dòng)精度高,并且能和沖壓模切運(yùn)動(dòng)很好的配合完成要求動(dòng)作工藝。(3機(jī)械動(dòng)力分析平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有良好的力學(xué)性

7、能,在飛輪的調(diào)節(jié)下,能大大的降低因短時(shí)間承受很大生產(chǎn)阻力而帶來(lái)的沖擊震動(dòng);整個(gè)機(jī)構(gòu)(特別是六桿機(jī)構(gòu)和特殊齒輪組具有很好的耐磨性能,可以長(zhǎng)時(shí)間安全、穩(wěn)定的工作。(4機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,尺寸設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,機(jī)構(gòu)重量適中。(5機(jī)械經(jīng)濟(jì)性平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),加工制造簡(jiǎn)單,使用壽命長(zhǎng),維修容易,經(jīng)濟(jì)成本低,雖然特殊齒輪組設(shè)計(jì)加工難度較大,成本偏高,但與其他等效備選機(jī)構(gòu)相比,其能更好的實(shí)現(xiàn)工作要求,以帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。方案B:1、示意圖 2、分析與評(píng)定(1機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量采用直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)難承受很大的生產(chǎn)阻力,不能很好的完成沖壓模切功能;運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng),由于長(zhǎng)時(shí)

8、間工作而磨損變形,會(huì)造成走紙機(jī)構(gòu)無(wú)法準(zhǔn)確定位。雖然能實(shí)現(xiàn)總體功能要求,但實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量較差。(2機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析凸輪的長(zhǎng)期間歇運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致微小誤差積累,從而引起走紙定位的準(zhǔn)確性下降,最終引起各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的配合運(yùn)動(dòng)失調(diào)。(3機(jī)械動(dòng)力分析直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)難以承受很大的生產(chǎn)阻力,不便長(zhǎng)期在重載條件下工作,不能很好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求;該方案中的凸輪機(jī)構(gòu)(包括機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)耐磨性差。方案C:1、示意圖 2、分析與評(píng)定(1 機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量相對(duì)于方案B ,皮帶傳送很難實(shí)現(xiàn)走紙的準(zhǔn)確定位;普通夾子不便于紙板的自動(dòng)化夾緊和松開(kāi),需要相應(yīng)輔助手段較多;采用蝸桿減速器,結(jié)構(gòu)緊湊,環(huán)境適應(yīng)好,但傳動(dòng)效率低,不適宜

9、于連續(xù)長(zhǎng)期工作。總體上機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量很差。(2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析皮帶傳送易磨損、打滑,走紙運(yùn)動(dòng)的精度低,又因很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位與沖壓模切的協(xié)調(diào)性差。(3 機(jī)械動(dòng)力分析直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)難以承受很大的生產(chǎn)阻力,不便長(zhǎng)期在重載條件下工作,不能很好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求;該方案中的凸輪機(jī)構(gòu)(包括機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)和平帶耐磨性差。(4 機(jī)械機(jī)構(gòu)合理性該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,但由于凸輪機(jī)構(gòu)的使用,造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸很重量都較大。(5 機(jī)械機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性由于普通夾子的使用,降低了生產(chǎn)成本,但由于其易磨損,維修成本大,又由于凸輪機(jī)構(gòu)和蝸桿機(jī)構(gòu)的存在,經(jīng)濟(jì)成本還是很大。綜上所述,從機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)

10、械動(dòng)力分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性、機(jī)械經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮,方案A 各方面性能均優(yōu),故選擇其為最優(yōu)方案。六 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(一 齒輪組的設(shè)計(jì)根據(jù)(一中傳動(dòng)比的分配設(shè)計(jì)以及整體尺寸綜合考慮,查圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表(GB/T 13571987得:(1、m1=2 a1=113mm z1=20 z2=z1·i3=20 5.70=114(2、m2=3 a2=139.5mm z1=20 z2=z1·i4=20 3.67=73(3、m3=0.5 a3=27.5mm z1=60 z2=z1·I=60=50(4、m4=6 a4=180mm z=30 由=0.435得(二鏈輪、鏈條的設(shè)計(jì)依

11、據(jù)上述整體尺寸,初步設(shè)計(jì)鏈輪直徑為300mm,查短節(jié)距傳動(dòng)用精密滾子鏈的基本參數(shù)與主要尺寸(GB/T 1243-1997得:齒數(shù)z=25 ,其直徑為d=303.989mm則鏈條的節(jié)數(shù)即鏈條為:24A-1-78 GB/T 1243-1997(s為鏈輪中心距s=1000mm p為節(jié)距p=38.1mm(三剛性彈簧夾及其配合凸輪的設(shè)計(jì) 剛性彈簧夾及其配合凸輪的尺寸如上,按設(shè)計(jì)要求配合凸輪只需完成在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將夾子頂開(kāi)和松弛兩個(gè)動(dòng)作,故采用勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律即可滿足運(yùn)動(dòng)要求。雖然受剛性沖擊,但是作用力很小,運(yùn)動(dòng)要求簡(jiǎn)單,所以可以滿足設(shè)計(jì)要求。故可得,推桿的位移曲線圖如下: 其中(為模塊上升時(shí)間,t為周期凸輪角

12、速度為 ,轉(zhuǎn)速: (四平面六桿滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) AB=b-a,BC=e,CD=c,AD=d,CG=f,AC=a+b由設(shè)計(jì)要求可得極位夾角=H=50mm在ABC和BCD中,由余弦定理得: 同理,在BDF和CDG中分別可得: cos cos則 在ABC中,得 =90°-故d=另外桿a為曲柄的條件為:(1在a、b、c、d四桿中,a為最小,c為最大;(2a+cb+d根據(jù)以上分析,可取l=500mm c=400mm f=300mm 帶入以上公式可得 =480 考慮a為曲柄的條件,可得各桿長(zhǎng)a=15mm b=36.2mm c=400mm d=387.9mm f=300mm l=500mm(五 飛輪設(shè)

13、計(jì)根據(jù)平面六桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線圖,可知:在0.12秒時(shí),等效構(gòu)件(零件2-1有最大角速度,由圖得 v=-0.127m/s,=0.1897rad/s,=0.2058rad/s,=-0.3437rad/s,=-0.0269m/s, =-0.051m/s,=-0.024m/s,=-0.088m/s. 在0.66s時(shí),等效構(gòu)件的角速度可近似為=50r/min=5.233rad/s, 由圖v=-0.094m/s,=1.0772rad/s,=-0.1221rad/s,=-0.2224rad/s, =0.0168m/s,=0.031m/s,=0.0165m/s,=0.0598m/s. 在 1.05秒時(shí),等效構(gòu)

14、件有最小角速度,由圖得 v=0m/s,=-2.4095rad/s,=-0.0174rad/s,=-0.0470rad/s,=0.02829m/s,=0.029m/s,=0.011m/s,=0.000159m/s. 選桿件材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,其密度=7.85kg/,又取桿件的截面直徑d=50mm,且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=m再根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式=可得: =0.05679kg²,=0.3283rad/s,=5.9351rad/s. =0.9970 J=3.29585rad/s /(=0.58567 kg²,( =,取 =0.58567kg²由=4g,取D=0.3m,則=260.297

15、8N,又由=DHb,可取H=b=0.03m,則=76756.83N/.飛輪尺寸如下圖: 七課程設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們已學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)的方法,通過(guò)對(duì)課程設(shè)計(jì)的完成我們可以知道自己學(xué)習(xí)中的不足和缺憾,對(duì)以后的學(xué)習(xí)是有很大幫助的。當(dāng)然,通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)也增加了我們實(shí)踐的訓(xùn)練,這是我們邁向社會(huì)的一個(gè)過(guò)渡,增強(qiáng)我們團(tuán)體工作的能力,同時(shí)也增加我們獨(dú)立動(dòng)手的能力。雖然感覺(jué)有點(diǎn)累,不過(guò)當(dāng)看見(jiàn)自己設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能正常工作還是感覺(jué)是值得的,說(shuō)實(shí)話,課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累.然而,當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果,漫漫回味這兩周的心路歷程,一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消.雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的第一步,也是人生的一點(diǎn)小小的勝

16、利,然而它令我感到自己成熟的許多,另我有了一中"春眠不知曉"的感悟。通過(guò)課程設(shè)計(jì),使我深深體會(huì)到,干任何事都必須耐心,細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂:有兩次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò),只能毫不情愿的重來(lái)。但一想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任,想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故,我不禁時(shí)刻提醒自己,一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé),認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣.這次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練.八參考文獻(xiàn)1.師忠秀,王繼榮主編<<機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)>>.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20032.裘建新主編.<<機(jī)械

17、原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)>>.北京:高等教育出版社,20061、工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備。它可對(duì)各種規(guī)格的紙板、厚度在4 mm以下的瓦楞紙板,以及各種高級(jí)精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過(guò)壓痕、切線的紙板,用手工或機(jī)械沿切線處去掉邊料后,沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱,或制成凹凸的商標(biāo)。它的工藝動(dòng)作主要有兩個(gè):一是將紙板走紙到位,二是進(jìn)行沖壓模切。2、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求'1每小時(shí)壓制紙板3000張。2上模固定,下模向上移動(dòng)的行程長(zhǎng)度H=50±0.5 mm,回程的平均速度為工作行程的平均速度的1.3倍。3工作行程的最后2 mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力Pc=2x1O6 N,回程時(shí)不受力。下模和滑塊的質(zhì)量共約120kg。4工作臺(tái)面離地面的距離約120 mm。5所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)性能要良好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,節(jié)省動(dòng)力,壽命長(zhǎng),便于制造。3、設(shè)計(jì)方案提示1走紙機(jī)構(gòu)可采用雙列鏈傳動(dòng),走紙橫塊其兩端分別固定在前后兩根鏈條上